فلسفه و تاریخ علم

تلاشی در سایه بال های بزرگ

هلی کوپتر
نوشته شده توسط حمیدرضا گودرزی

امروز سی ام خرداد ماه (۱۹ ژوئن) سالگرد پرواز اولین ماشین پرنده عمود پرواز به کمک یک موتور بخار، شبیه به چیزی که امروزه به آن هلیکوپتر گفته می شود؛ توسط اِنریکو فورلانینی مهندس ایتالیایی است. به این مناسبت مروری بر تاریخچه تلاش هایی که منجر به ساخت هلیکوپترهای امروزی شدند؛ داریم.
اینکه ایده پرواز به کمک چرخیدن چگونه در بین جوامع مختلف شکل گرفت و انتقال پیدا کرد کمی مبهم به نظر می رسد اما تلاش برای پرواز به کمک این روش همیشه در کنار تقلید از بال پرندگان در طول تاریخ پیش می رفته است. تلاشی که کمتر بین عموم جوامع دیده و معروف شد و کمتر به آن پرداخته شد. در نهایت نیز ایده استفاده از بال هایی شبیه به بال های پرندگان زودتر به نتیجه رسید (سال ۱۹۰۳) و این هواپیماها بودند که تبدیل به نماد دست یابی انسان به توانایی پرواز شدند. اکثر افرادی که تا حدودی از اطلاعات عمومی خوبی برخوردار باشند نام برادران رایت را به عنوان مخترعان هواپیما می شناسند اما کمتر کسی پیدا می شود که نام ایگر سیکروسکی را شنیده باشد. تلاشی که همیشه در سایه وجود بال هایی بزرگ بودند.
اولین ایده برای پرواز عمودی به ۴۰۰ سال قبل از میلاد مسیح در چین بر می گردد. جایی که کودکان چینی با اسباب بازی ای به نام بامبو کوپتر بازی می کردند. این اسباب بازی، چوبی بود که به انتهای آن پره ای متصل می شد و با چرخاندن این چوب در بین کف دو دست این وسیله به هوا پرواز می کرد.
به نوعی می توان گفت تلاش بسیاری از مخترعان در طول تاریخ، در واقع اتصال این وسیله به یک منبع قدرت بود. به عنوان مثال در سال ۱۷۵۴ فردی به نام میخایل لومونوسوف یک روتور(پره های چرخان هلیکوپتر) کوچک را بر اساس بامبو کوپتر ساخت و سپس از یک فنر پیچشی به عنوان منبع قدرت آن استفاده کرد. همچنین در حدود ۳۰ سال بعد نیز کریستین دِ لونوی روتوری مشابه را با اتصال پرهای بوقلمون به آن ساخت. به دور محور این وسیله سیمی پیچیده و سپس به وسیله یک زوبین کشیده می شد. با رها شدن زه زوبین، سیم پیچیده شده به دور محور به سرعت کشیده شده و باعث چرخش سریع روتور و به پرواز در آمدن آن می شد.
همانطور که در بالا می بینید بسیاری از طراحی هایی که برای ماشین های پرنده عمود پرواز انجام شد بیشتر شبیه به اسباب بازی بودند تا یک دستگاه کاربردی. اما تعدادی از نوابغ علم و مهندسی بر روی طرح هایی کار کردند که بتواند به این روش به رویای پرواز انسان، جامع عمل بپوشاند. از لئوناردو داوینچی نقشه های زیادی، با جزئیات فراوان از ماشین های پرنده مختلف، به جا مانده است. یکی از این طرح ها نقشه ی دستگاهی است که داوینچی به آن لقب “پیچ هوایی” داده بود. این دستگاه عجیب از بال هایی کتانی ساخته شده است که به دور محوری به شکل دنده های یک پیچ، به سمت بالا پیچیده است و چهار سرنشین این دستگاه محور آن را می چرخانند. بر اساس تئوری داوینچی با چرخیدن محور و بال، این دستگاه به پرواز در خواهد آمد؛ و اگر طراحی سازه سبکتر می بود احتمالا این اتفاق رخ می داد. همچنین جورج کِی لِی ایده ساخت یک کالسکه پرنده را با ۲ روتور که در خلاف یکدیگر می چرخند و از موتورِ قدرت گرفته از باروت استفاده می کرد، به اجرا در آورد؛ که نتایج راضی کننده ای بدست نیامد.

لئوناردو داوینچی - هلی کوپتر

در سال ۱۸۷۸ ماشین بدون سرنشین عمود پرواز انریکو فورلانینی، که از یک موتور بخار قدرت می گرفت ۱۲ متر از سطح زمین به بالا رفت و ۲۰ ثانیه در هوا معلق ماند. بعد از او نیز تلاش هایی برای استفاده از موتور بخار برای به پرواز در آوردن چنین ماشین هایی شد که نتایج قابل توجهی حاصل نشد.
در نهایت، ساخت اولین موتورها بود که ایده هلیکوپترها را از یک تئوری به مرحله عملیاتی رساند. در اوایل قرن ۲۰ میلادی توماس ادیسون آزمایشات زیادی را بر روی طرح های مختلفی از هلیکوپترها انجام داد و نشان داد که بهره وری آیرودینامیک پره و وجود قدرت کافی موتور برای انجام یک پرواز عمودی موفق نیاز است. بعد از کارها و آزمایشات او بود که ابتکارات و طراحی های اصلاحی دیگری ارائه شد و  اولین نسل از هلیکوپترهای موتور دار که با نام هاپر (Hopper) شناخته می شوند بین سال های ۱۹۰۴ تا ۱۹۲۰ توسط مهندسانی از کشورهای مختلفی مانند فرانسه، روسیه و انگلستان ظهور کردند. هلیکوپترهای نسل اول قابلیت پرواز بسیار کوتاه و محدودی در حد چند ثانیه داشتند و اکثر آنها دارای اطمینان پذیری بسیار پایینی بودند و همچنین کنترل آن ها بسیار دشوار بود.
در اینجا بود که مردی به نام ایگور سرنوشت این ماشین پرنده را تغییر داد.  ایگور سیکروسکی یک مهندس روس بود که برای اولین بار ماشین پرنده ای را با تمام کیفیاتی که برای هلیکوپترهای امروزی می شناسیم توسعه داد. در واقع اولین تلاش های او در حدود سال های ۱۹۱۰برای ساخت هلیکوپتر با شکست مواجه شد و او ساخت این ماشین های پرنده را رها کرد و به کار بر روی هواپیماهایی با بال ثابت روی آورد.
بعد از مهاجرت او به ایالات متحده و آغاز به کار شرکت هوانوردی سیکروسکی در شهر بریج پورت، او بار دیگر به کار بر روی ماشین های عمود پرواز روی آورد. در سال ۱۹۳۱ بود که او پتنتی از یک هلیکوپتر مدرن که از یک روتور اصلی و یک روتور در انتهای دم خود بهره می برد، پیشنهاد نمود. هشت سال بعد این طرح به واقعیت تبدیل شد و اولین مدل آن با نام VS 300 سیکروسکی را با خود به آسمان برد. VS 300 از یک موتور ۷۵ اسب بخاری شرکت لایکومینگ، یک روتور ۳ پره ای اصلی و یک روتور ۲ پره ای در دم خود بهره می برد. همچنین سیکروسکی مکانیزمی با دو ورودی (Collective, Cyclic) تعبیه کرده بود تا خلبان برای کنترل نیروی رو به بالا و کنترل حرکت صفحه ای هلیکوپتر از تغییر زاویه محور روتور و تغییر زاویه هر پره استفاده کند.

نخستین هلی کوپتر جهان - علمنا

این پرنده اولین نمونه عملیاتی از یک هلیکوپتر بود که البته نیاز به اصلاحاتی داشت. سیکروسکی این مسیر را برای بهبود های بیشتری بر روی آن ادامه داد تا نهایتا در ششم می ۱۹۴۱، VS 300 رکورد باقی ماندن در آسمان را با پایداری به مدت ۱ ساعت و ۳۲ دقیقه و ۱/۲۶ ثانیه در آسمان، شکست و اولین پرواز قابل توجه از نظر مدت را نیز به نام خود ثبت کرد.
در بین پیشگامان ساخت هلیکوپتر ها می توان به آرتور یانگ و فرانک پیاسِکی اشاره کرد. یانگ شرکت سازه های هوایی بِل را تاسیس کرد و اولین نمونه های تجاری هلیکوپترها را با نام های بِل ۳۰ و بِل ۴۷ تولید کرد. پیاسِکی هلیکوپترهای یک سرنشین PV2 را در سال ۱۹۴۳ طراحی کرد، اما بیشتر به خاطر ساخت هیلیکوپترهای باری بزرگی که با دو روتور اصلی کار می کرد معروف شد.
هنوز هم شرکت بِل و سازه های هوایی سیکروسکی در بین بزرگترین شرکت های تولید کننده هلیکوپتر در جهان هستند. و کاربردهای بی نظیر این ماشین های پرنده به هیچ وجه توسط هواپیماها قابل دست یابی نخواهد بود.

درباره نویسنده

حمیدرضا گودرزی

دیدگاه شما چیست